Способ определения типа колебаний парогазовых включений в жидкости

 

Изобретение относится к гидродинамике и акустике и может быть использовано для измерения и контроля свойств газопаронасыщенных жидких сред. Цель изобретения - расширение области применения, упрощение и увеличение скорости измерения, повышение помехозащищенности. Способ заключается в выделении исследуемого объема среды, приложении к нему акустического и переменного электромагнитного полей. Частота электромагнитного поля больше частоты акустического поля. Регистрируют частотный спектр электропроводности, по частотам известных спектральных составляющих которого судят о типе колебаний газовых и паровых включений. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 5 G 01 N 27/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

{21) 4161104/31-25 (22) 12.12.86. (46) 15.02.90. Бюл. М 6 (71) Ленинградский государственный университет (72) А.Н. Коровин, В.M. Крячко и Н.Г. Семенова (53) 543.25(088.8) (56) Бетчелор В. Введение в динамику жидкости. М.: Мир, 1974, с. 60-80.

Авторское свидетельство СССР

N 310128, кл. G 01 N 29/02, 1969. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТИПА КОЛЕБАНИИ ПАРОГАЗОВ14Х ВКЛЮЧЕНИЙ В ЖИДКОСТИ (57) Изобретение относится к гидроИзобретение относится к измерениям свойств газонасыщенных жидких сред и может быть использовано в науке и технике, связанных с процессами измерения и контроля свойств таких сред, на.холящихся в движущемся состоянии или под деиствием знакопеременных давлений и градиентов температур, а также в состоянии гидродинамической или акустической кавитации.

Изобретение может быть эффективно использовано как в лабораторных условиях, так и в условиях технологического процесса, в том числе непрерывного, а также при определении типа ко,"лебаний парогазовых включений в натурных морских условиях.

Цель изобретения - повышение помехоустойчивости, надежности упрощение процесса измерения.

„„SU„„154 325 А1

2 динамике и акустике и может быть использовано для измерения и контроля свойств гаэопаронасыщенных жидких сред. Цель изобретения - .расширение области применения, упрощение и увеличение скорости измерения, повышение помехозащищенности. Способ заключается в выделении исследуемого объема среды, приложении к нему акустического и переменного электромагнитного полей. Частота электромагнитного поля больше частоты акустического поля.

Регистрируют частотный спектр электропроводности, по частотам известных спектральных составляющих которого судят о типе колебаний газовых и паровых включений, 1 ил.

Способ определения типа колебаний парогазовых включений в жидкости в акустическом поле известной частоты заключается в выделении исследуемого объекта жидкости и регистрации частотного спектра заданной физической характеристики среды. К исследуемому

:объему среды прикладывают переменное электромагнитное поле с частотой, большей частоты акустического поля, в качестве физической характеристики выбирают электропроводность среды, а о типе колебаний судят по частотному спектру электропроводности .исследуемого объекта среды. Мгновенное изменение электропроводности газожидкостной среды непосредственно связано с мгновенным изменением объема непроводящих газовых, паровых и гаэопароBblx включений в зависимости от их про3 1543325 4. хождения (акустическая кавитация, ка-, витация кипения и т ° и.).

Способ осуществляется следующим образом.

Измеряют изменение электропроводности среды, в которой возможно газовыделение или кавитация. Для этого могут быть использованы, например, :известные мостовые схемы, каждая с двумя электролитическими ячейками, одна из которых является защищенной от кавитации, с последующей регистрацией и спектральным анализом разностного сигнала на выходе моста. !5

На чертеже приведена схема устройства реализующего данный способ.

Устройство содержит генератор высокой частоты 1, питающий измерительную мостовую схему 2. К выходу мосто- 20 вой схемы через селектирующий прибор

3, например узкополосный усилитель, подключается индикатор или измеритель. ный прибор 4. Мостовая схема содержит измерительную 5 и эталонную 6 ячейки. 25

Измерительная ячейка помещается в изучаемую область жидкости, а эталонная помещается в звуконепроницаемый экран. Ячейка представляет собой пару электродов. 30

Измерение электропроводности производят с использованием переменного напряжения питания моста от генератора

1 на частотах, позволяющих пренебречь влиянием приэлектродных явлений, отстроиться по частоте от электромагнит/ ных помех и настроиться на частоту селвктирующего прибора, Перед измерением мостовая схема предварительно балансируется потенциометром 7.

Из-за питания моста переменным током с частотой выше частоты акустического поля спектра напряжения на выхо- 45 де моста получается смещенным на час.тоту напряжения питания. Меняя последнюю, можно двигать спектр как целое относительно неподвижного селек" тирующего участка спектроанализатора.

Выходной сигнал селектирующего прибора, пропорциональный амплитуде анализируемой спектральной составляющей, поступает на измерительный прибор.

Акустическая кавитация создавалась в ванне 8 с водой магнитострикционным преобразователем 9. Акустическое дав,ление в межэлектродном промежутке из мерялось гидрофоном.

Изменение электропроводности исслеровали в отстоявшейся и свежей водопроводной воде при комнатной температуре.

В результате экспериментального ис,следования, проведенного с целью изу1 чения зависимости от времени изменения электропроводности жидкости в акустическом поле, в спектре измене-. ния электропроводности отстоявшейся воды обнаружены линии, соответствуюL щие гармоникам основной частоты акустической волны, создающей кавитацию (2-я, 3-я), и суЬгармоника fä /2 со своими гармониками. Появление каждой из этих спектральных составляющих связано с определенной величиной akycтического давления, а величина их яв-, ляется функцией газосодержания воды и величины акустического давления, Исследования показали насыщение и спад функции амплитуды гармонических составляющих nfl„ изменения электропроводйости от акустического давления.

Причиной этого может быть уменьшение при некоторых давлениях числа пузырьков, имеющих размеры, близкие к резонансному, из-за их разрушения при колеЬаниях большой амплитуды, Наличие гармонических составляющих свидетельствует о наличии нелинейных колебаний пузырьков, а субгармонических - о пфэцессе их схлопывания в периоды, кратные отрицательному полупериоду волны основной акустической частоты, Пример. Берут воду при норMGflbHblx условиях. Возбуждают акустическое поле частотой 23 кГц. Прикладывают к электролитическим ячейкам напряжение (переменное) с амплитудой

1 В и частотой 200 кГц Регистрируют спектр изменения электропроводности отстоявшейся воды. При акустических давлениях Р = 0,02 атм парогазовые полости колеблются с частотой т.е, синхронно с частотой акустического поля. При давлениях в 0,05 атм появляются колебания пузырьков с частотой в 2 раза большей, а при давлениях 0,1 атм - колебания пузырей на половинной суЬгармонике f g./2, причем количество таких пузырей растет с ростом давления и при давлении

15 ати их объем вдвое превысит объем с пузырей, колеблющихся с удвоенной частотой. Составитель В. Екаев

Редактор М. Недолуженко Техред M. Ходаяич Корректор T. Малец, Заказ 397 Тираж 508 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета no изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 1 11

5 15433

Формула и з о б р е т е н и я

Способ определения типа колебаний парогазовых включений в жидкости,заключающийся в том, что на исследуемый объем воздействуют акустическим полем и регистрируют частотный спектр физической характеристики среды, о т л и ч а ю шийся тем, что, с це- 10 лью повышения помехоустойчивости, на25 6 дежности и упрощения процесса измерения, к исследуемому объему среды прикладывают переменное электромагнитное поле с частотой, большей частоты акустического поля, в качестве физической характеристики выбирают электропроводность среды, а по частотному спектру электропроводности выделенного объема среды судят о типе колебаний парогв эовых включений.